3.6: Entrega Viral Mediada de Genes a Neuronas

Hay varias formas de entregar ADN (u otra información genética) a las neuronas, incluyendo transfección, electroporación, suministro biolístico y nanopartículas, pero dentro de un sistema biológico intacto como el cerebro es un desafío. Por suerte, las neuronas se infectan muy fácilmente por virus (ver Unidad 1). Por lo tanto, los neurobiólogos empaquetarán material genético que quieran que se exprese dentro de grupos específicos de neuronas dentro de diferentes tipos de virus (Figura\(\PageIndex{1}\).).

Figura\(\PageIndex{1}\). Resumen esquemático de cómo se pueden usar los virus (es decir, adenovirus) para administrar material genético recombinante a las neuronas u otros tipos de células dentro del sistema nervioso. Las etapas incluyen la unión viral a la membrana celular, empaquetamiento y descomposición endosómica, administración e integración del vector en el ADN del huésped, y terminar con la expresión de la proteína deseada.

De hecho, como neurobiólogos moleculares, a menudo tenemos una serie de diferentes vectores virales que podemos utilizar en nuestro beneficio. Algunos virus, por ejemplo, empaquetan solo una pequeña cantidad de material genético (AAV por ejemplo) mientras que otros como el HSV podrán empaquetar hasta 150 kb de material genético (y esto es mucho) en el virus. La velocidad de expresión y durante cuánto tiempo persistirá la expresión del material genético recombinante, a menudo son consideraciones sobre la elección del vector viral (ver Tabla\(\PageIndex{1}\)).

Mesa\(\PageIndex{1}\). Propiedades de vectores virales recombinantes útiles para la administración de genes en el sistema nervioso del adulto
	Virus Adeno-Asociados (AAV)	Lentivirus	Amplícon del virus del herpes simple (HSV)
Material genético	ADN monocatenario	RNA	ADN bicatenario
Capacidad para material genético	~5 kilobases	~8 kilobases	~150 kilobases
Velocidad de expresión	Semanas	Semanas	Días
Duración de la expresión	Años	Años	Semanas a meses, pero se pueden agregar elementos para una expresión persistente

Una consideración técnica que a menudo se pasa por alto — ¿cómo se generan los virus que contienen el gen de interés que esperamos expresar en las neuronas? Los virus no están realmente vivos entonces, ¿cómo funciona esto? A menudo usamos una línea celular como la célula HEK293 que es una línea celular no neuronal. Transfectamos 3 plásmidos separados en las células HEK293 en cultivo. 2 de los plásmidos son virales (pVSV-G y plásmidos de empaquetamiento por ejemplo para lentivirus, y el último es el constructo que queremos entregar específicamente. La Figura\(\PageIndex{2}\). muestra el flujo de trabajo para la producción de lentivirus (panel superior) y virus AAV (panel inferior). En ambos casos, las partículas virales se liberan de las células HEK293 transfectadas y el virus se recoge de las células y se hila en un gradiente mediante ultracentrifugación y una etapa de purificación final. El fluido purificado contiene entonces virus vivos que pueden infectar neuronas.

Figura\(\PageIndex{2}\). Lentivirus (panel superior) — Parte de la familia retroviridae (los tamaños virales son 80-100 nm de diámetro) derivados del virus VIH-1. Para producir lentivirus con el gen de interés como constructo de ADN lentivírico, primero transfectar células con un plásmido de empaquetamiento y el vector de envoltura (VSVG). Virus Adeno Asociado (AAV) (panel inferior) — Miembro de la familia parvoviridae (20 nm de diámetro). Para producir AAV, empaquetar un gen de interés en el vector AAV-ITR y transfectar células con un vector Helper y el vector de integración de ADN Rep/Cap.